Avibactam INT 1

Avibactam INT 1 (CAS 1416134-48-9), ook bekend als (2S,5R)-ethyl-5-((benzyloxy)amino)piperidine-2-carboxylaatoxalaat of (2S,5R)-benzyloxyaminopiperidine-2-carbonzuurethyloxalaat, is een chirale organische verbinding die behoort tot de klasse van piperidinecarboxylaten. De verbinding is het oxalaatzout van een sterk gefunctionaliseerd piperidinederivaat met de molecuulformule C₁₇H₂₄N₂O₇ en een molecuulgewicht van 368,39 g/mol. Het wordt doorgaans geleverd als een witte tot gebroken witte vaste stof met een zuiverheid variërend van 98% tot 99%.

In de farmaceutische productie speelt Avibactam INT 1 een onvervangbare rol als een belangrijke synthetische intermediaire en procesgerelateerde onzuiverheid bij de productie van Avibactam-natrium, een wereldwijd goedgekeurde non-β-lactam-β-lactamaseremmer die wordt gebruikt in combinatie met cefalosporines zoals ceftazidim-avibactam (merknaam Avycaz) voor de behandeling van gecompliceerde intra-abdominale infecties (cIAI), gecompliceerde urineweginfecties (cUTI), en in het ziekenhuis opgelopen bacteriële pneumonie (HABP/VABP) veroorzaakt door multiresistente gramnegatieve pathogenen.

Avibactam remt onomkeerbaar de activiteit van Ambler klasse A (waaronder β-lactamasen met een uitgebreid spectrum, ESBL's en KPC-carbapenemasen), klasse C (AmpC) en sommige klasse D (OXA) serine β-lactamasen door een covalent adduct te vormen met het enzym dat stabiel is tegen hydrolyse.  Concreet voert het β-lactamase-serineresidu een nucleofiele aanval uit op de amidebinding van Avibactam, wat leidt tot ringopening en de vorming van een enzym-remmercomplex. Dit complex is slechts langzaam omkeerbaar, waardoor het enzym gedurende langere tijd in een grotendeels geremde toestand blijft.  Als structureel non-β-lactam-scaffold maakt Avibactam INT 1 de onomkeerbare remming van β-lactamasen van Mycobacterium tuberculosis en andere resistente pathogenen mogelijk, waardoor de activiteit van partnerantibiotica (bijv. ceftazidim) tegen resistente bacteriële infecties wordt hersteld.

Bij kwaliteitscontrole wordt Avibactam INT 1 geleverd als Avibactam Impurity 27, Impurity 51 en Impurity 9 met gedetailleerde karakteriseringsgegevens (NMR, HPLC, MS) die voldoen aan de wettelijke richtlijnen.  Het wordt op grote schaal gebruikt voor de ontwikkeling van analytische methoden, methodevalidatie (AMV), kwaliteitscontrole (QC) en verkorte indieningen van nieuwe geneesmiddelen (ANDA) voor geneesmiddelen die avibactam bevatten.

Bij de fijnchemische synthese wordt Avibactam INT 1 uitgebreid gebruikt als onderzoeksstof voor farmaceutische ontwikkeling, en dient het als organische bouwsteen voor de constructie van complexere diazabicyclooctaanderivaten, als tussenproduct voor procesontwikkeling voor de productie van API's en als referentiemateriaal voor het profileren van onzuiverheden.

Productparameters

Synthetische route

Een gedocumenteerde, schaalbare industriële syntheseprocedure voor de bereiding van Avibactam INT 1 omvat de stereoselectieve reductie van een imine-tussenproduct gevolgd door de vorming van oxalaatzout. De volgende procedure werd uitgevoerd in een vierhalskolf van 2000 ml, uitgerust met een roerapparaat en een thermometer.

Stap 1: Stereoselectieve reductie

● Ethylacetaat (500 g) en 5-benzyloxyiminopiperidine-2-carbonzuur-ethylester (110,0 g, 0,4 mol) werden in de kolf gebracht.

● Het reactiesysteem werd afgekoeld tot −20°C tot −15°C.

● Geconcentreerd zwavelzuur (201,0 g, 2,0 mol) werd langzaam druppelsgewijs toegevoegd terwijl de temperatuur werd gehandhaafd.

● Na voltooiing van de toevoeging werd het mengsel nog eens 1 uur bij -20°C geroerd.

Natriumtriacetoxyboorhydride (190,0 g, 0,9 mol) werd vervolgens portiegewijs toegevoegd bij -20°C, waarbij de temperatuur tussen -20°C en -15°C werd gehouden, en de reactie werd 5 uur geroerd.

● Na voltooiing werd de temperatuur onder 0°C gehouden en werd water (200 g) langzaam toegevoegd om de reactie te blussen.

● Het mengsel werd geneutraliseerd tot pH 7–8 met waterige ammoniak.

● De organische laag werd gescheiden, tweemaal gewassen met verzadigde pekel (100 g) en geconcentreerd om het oplosmiddel terug te winnen.

Stap 2: Oxalaatzoutvorming

● Aan het residu werden ethylacetaat (320 g) en methanol (160 g) toegevoegd.

● Oxaalzuurdihydraat (52,0 g, 0,42 mol) werd geïntroduceerd.

● Het mengsel werd verwarmd tot 45°C en gedurende 2 uur geroerd, vervolgens afgekoeld tot kamertemperatuur en gefiltreerd.

● De filterkoek werd gewassen met een gemengd oplosmiddel van ethylacetaat/methanol (2:1, 100 g), gevolgd door ethylacetaat (50 g).

● De filterkoek werd onder vacuüm gedroogd om het enkele isomeer (2S,5R)-5-((benzyloxy)amino)piperidine-2-carbonzuurethylesteroxalaat (Avibactam INT 1) te verkrijgen, met een opbrengst van 96,3 g (65,4%) en een chirale HPLC-zuiverheid van 99,6%.

Toepassingsscenario's

1. Industriële API-productie van Avibactam-natrium

Een Contract Manufacturing Organization (CMO) is bezig met het opschalen van de GMP-productie van Avibactam-natrium om de wereldmarkt voor antibioticaresistente infecties te bevoorraden. Avibactam INT 1 is een cruciale tussenproduct en procesgerelateerde onzuiverheid in de meerstapssyntheseroute naar Avibactam-natrium. Het team bewaakt de inhoud van Avibactam INT 1 in tussentijdse batches als een in-process control (IPC) parameter tijdens het productieproces. De laatste zuiverings- en kristallisatiestappen zijn geoptimaliseerd om ervoor te zorgen dat de resterende Avibactam INT 1-niveaus in de uiteindelijke API voldoen aan strenge ICH- en wettelijke onzuiverheidsspecificaties. Volledige karakteriseringsgegevens, inclusief NMR, chirale HPLC en MS, worden verstrekt voor procesvalidatie en indieningen bij de regelgevende instanties (IND, NDA, ANDA).

2. Onzuiverheidsreferentiestandaard voor kwaliteitscontrole (QC)

Een farmaceutisch QC-laboratorium ontwikkelt een HPLC-MS-methode voor de kwaliteitscontrole van batches van Avibactam-natrium-API. Avibactam INT 1 wordt geleverd als Avibactam Impurity 27 met uitgebreide karakteriseringsgegevens (NMR, HPLC, GC, MS) die voldoen aan de wettelijke richtlijnen. De referentiestandaard wordt gebruikt om kalibratiecurven op te stellen, systeemgeschiktheidsparameters vast te stellen en de analytische methode voor het detecteren en kwantificeren van deze procesgerelateerde onzuiverheid in het geneesmiddel Avibactam te valideren. De gevalideerde methode wordt geïmplementeerd voor het testen van batch-vrijgave, stabiliteitsstudies en onzuiverheidsprofilering, waardoor naleving van de ICH-richtlijnen en wettelijke vereisten voor marktgoedkeuring wordt gegarandeerd.

3. Generieke geneesmiddelenontwikkeling voor ANDA-indiening

Een generiek farmaceutisch bedrijf ontwikkelt een Abbreviated New Drug Application (ANDA) voor een combinatieproduct van ceftazidim en avibactam. De indiening door de toezichthouder vereist uitgebreide onzuiverheidsprofilering, inclusief identificatie en controle van procesgerelateerde onzuiverheden zoals Avibactam INT 1. Het team koopt Avibactam INT 1 als een onzuiverheidsreferentiestandaard met volledige COA, stabiliteitsgegevens en karakteriseringsspectra. De referentiestandaard wordt gebruikt voor het ontwikkelen en valideren van methoden die de stabiliteit aangeven, voor het identificeren en kwantificeren van onzuiverheden in stabiliteitsmonsters, en voor het vaststellen van acceptatiecriteria voor onzuiverheden voor het generieke geneesmiddel, om ervoor te zorgen dat het product veilig, effectief en gelijkwaardig is aan het merkgeneesmiddel dat op de referentielijst staat (RLD).

4. Onderzoek naar structuur-activiteitsrelaties (SAR) voor nieuwe β-lactamaseremmers

Een onderzoeksteam op het gebied van de ontdekking van antibacteriële geneesmiddelen ontwikkelt diazabicyclooctaan (DBO) β-lactamaseremmers van de volgende generatie met activiteit tegen opkomende carbapenemasevarianten (bijv. KPC, NDM, OXA-48). Met behulp van Avibactam INT 1 als kernplatform voert het team derivatisering uit op de 5-positie (via het secundaire amine na benzyl-deprotectie) en modificaties op de 2-positie (via esterhydrolyse en daaropvolgende functionaliteit). De resulterende nieuwe DBO-verbindingen worden beoordeeld op de remming van β-lactamase (IC₅₀) tegen een panel van klinisch relevante enzymen, waaronder klasse A-, C- en D-serine β-lactamasen. De SAR-onderzoeken identificeren de belangrijkste structurele kenmerken die nodig zijn voor breedspectrumactiviteit en helpen resistentiemechanismen te overwinnen, waardoor de selectie van preklinische ontwikkelingskandidaten wordt begeleid.

5. Procesontwikkeling en routeverkenning voor DBO-antibiotica

Een proceschemiegroep ontwikkelt een schaalbare syntheseroute voor een nieuwe DBO-β-lactamaseremmer waarvoor Avibactam INT 1 een belangrijk tussenproduct is. Het team screent verschillende reductiemiddelen (NaBH₄, NaBH(OAc)3, NaBH₃CN, etc.) en reactieomstandigheden om optimale stereoselectiviteit en opbrengst voor de iminereductiestap te bereiken. Kinetische onderzoeken worden uitgevoerd om het reactiemechanisme te begrijpen en de optimale temperatuur en reagenstoevoegsnelheid te identificeren. Het uiteindelijk geoptimaliseerde proces produceert Avibactam INT 1 met consistent hoge opbrengsten (>65%) en chirale zuiverheid (>99% de), en het proces wordt met succes opgeschaald naar productie op proeffabrieken en op commerciële schaal, waardoor een kosteneffectieve productie van de nieuwe DBO-remmer voor klinische onderzoeken mogelijk wordt.

6. Onderzoek naar gedwongen degradatie en stabiliteit

Een farmaceutisch analytische onderzoeksgroep voert onderzoeken naar geforceerde afbraak uit van het geneesmiddel Avibactam-natrium om potentiële afbraakproducten te identificeren en de afbraakroutes van het geneesmiddel op te helderen. Avibactam INT 1 wordt gebruikt als een potentieel afbraakproduct of bijproductmarker voor het detecteren en identificeren van hydrolyse- of oxidatieve afbraakproducten in onderzoeken naar stressstabiliteit. Er wordt preparatieve HPLC gebruikt om afbraakproducten te isoleren, die vervolgens worden gekarakteriseerd door LC-MS/MS en NMR-spectroscopie. De geïdentificeerde afbraakproducten worden gebruikt om de specificatielimieten bij te werken, trends in stabiliteitsmonsters te monitoren en stabiliteitsindicatiestesten te ontwikkelen, ter ondersteuning van indieningen bij de regelgevende instanties en het vaststellen van de houdbaarheid van het medicijn.

7. Ontwikkeling van chirale methoden voor naleving van de farmacopee

Een farmaceutisch analytisch laboratorium ontwikkelt een chirale HPLC-methode voor de gelijktijdige bepaling van (2S,5R)-Avibactam INT 1 en de (2S,5S) diastereomeeronzuiverheid ervan in tussenbatches van Avibactam-natrium. Avibactam INT 1 (doelisomeer) en de (2S,5S) onzuiverheidsreferentiestandaard (indien beschikbaar) worden gebruikt om chirale scheidingsomstandigheden te optimaliseren (kolomtype, samenstelling van de mobiele fase, stroomsnelheid, kolomtemperatuur). De gevalideerde chirale methode wordt gebruikt om de diastereomere zuiverheid van Avibactam INT 1 bij de tussenproductie te monitoren en om ervoor te zorgen dat het (2S,5S)-isomeergehalte voldoet aan de specificaties voor de downstream-API-productie. De methode is gedocumenteerd en ingediend als onderdeel van het wettelijke kwaliteitscontrolepakket voor het geneesmiddel Avibactam.

8. Onderzoek naar synergieën tussen geneesmiddelen tegen tuberculose

Een onderzoeksinstituut dat nieuwe behandelingsregimes voor resistente tuberculose onderzoekt, evalueert de synergie tussen Avibactam (afgeleid van Avibactam INT 1) en meropenem tegen klinische isolaten van Mycobacterium tuberculosis. In het onderzoek wordt Avibactam INT 1 gebruikt als onderzoeksstof om Avibactam voor te bereiden voor in vitro gevoeligheidstests. Er worden dambordassays uitgevoerd om de fractionele remmende concentratie-index (FICI) van de combinatie te bepalen, en time-kill-assays worden uitgevoerd om de bacteriedodende activiteit in de loop van de tijd te beoordelen. De resultaten tonen synergie aan tussen Avibactam en meropenem tegen een subset van resistente isolaten, wat de verdere preklinische ontwikkeling van de combinatie voor de behandeling van medicijnresistente tuberculose ondersteunt.

Kwaliteitsborging bij Cosperpharm

Elke batch ondergaat:

● Gaschromatografie (GC) – zuiverheid ≥97,0%

● Niet-waterige titratie – zuiverheid ≥97,0%

● Brekingsindex – bevestigende analyse

● ¹H NMR – structurele verificatie

● Uiterlijk – kleurloze tot lichtgele tot lichtoranje heldere vloeistof

Elke zending wordt vergezeld van een uitgebreid COA, MSDS (met volledige GHS-informatie) en een certificaat van oorsprong.

Neem contact met ons op

Wij kijken ernaar uit om uw onderzoeks- en ontwikkelingsbehoeften te ondersteunen. Als u vragen heeft over Avibactam INT 1 (CAS1416134-48-9) of een offerte wilt aanvragen, neem dan gerust contact met ons op. Onze verkoop- en technische ondersteuningsteams staan ​​klaar om u te helpen.